PVDF涂覆隔膜行业发展概况

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1、PVDF涂覆隔膜行业发展概况一、 锂电池隔膜产业链从产业链结构来看，上游环节为聚乙烯、聚丙烯、添加剂和涂覆材料等原材料；中游环节为锂电池隔膜的生产与制造，包括干法隔膜和湿法隔膜等；下游环节为各类锂电池的应用，主要有动力锂电池、储能锂电池和消费锂电池等。二、 我国锂电池隔膜技术发展现状近年来，受益于新能源汽车快速增长，锂电池需求不断增加，从而带动了锂电隔膜的市场需求，使其出货量也实现快速的增长。数据显示，2021年我国锂电隔膜出货量79亿平方米，同比增长超100%。2022年上半年我国锂电隔膜出货量54亿平方米，同比增长超55%。但目前我国锂电池隔膜依赖进口较大，未来随着产能的扩大，将有极大的进

2、口替代空间。其中我国锂电隔膜市场出货以湿法隔膜为主，且占比逐年提升。数据显示，2021年我国湿法隔膜产量606亿平方米，占比767%；而到2022年上半年，湿法隔膜市场占比达到了达79%，这主要是受动力电池市场需求快速增长带动。目前在湿法隔膜市场，恩捷股份在国内市占率高达503%，中材科技和星源材质位列二、三名。干法隔膜市场，中兴新材、星源材质和惠强新材位列前三名。但湿法隔膜是高技术壁垒、高资金投入，建设周期较长的产品。并且生产设备依赖进口，包括日本制钢所、德国布鲁克纳等。日本制钢所的设备在湿法隔膜领域更领先，但其产能有限，无法匹配全球新能源汽车大发展对隔膜需求的增量，是目前扩产中比较大的制约

3、因素之一，2022年湿法隔膜仍然供不应求，有望继续保持高景气度。三、 锂电池隔膜行业基本概述锂电池作由正极，负极，隔膜，电解液四个主要部分构成。隔膜是一种具有微孔结构的薄膜，是锂离子电池中的关键环节，是锂离子电池产业链中最具技术壁垒的关键内层组件，成本占比约10%-20%，在锂电池进行电解反应时，锂电池隔膜可以用来分隔正极和负极防止短路现象的发生，同时允许电解质离子自由通过。锂电池隔膜浸润在电解液中，表面上有大量允许锂离子通过的微孔，微孔的材料、数量和厚度会影响锂离子穿过隔膜的速度，进而影响电池的放电倍率、循环寿命等性能。锂电池作由正极、负极、隔膜、电解液四个主要部分构成。隔膜是一种具有微孔结

4、构的薄膜，是锂离子电池中的关键环节，是锂离子电池产业链中最具技术壁垒的关键内层组件，成本占比约10%-20%，在锂电池进行电解反应时，锂电池隔膜可以用来分隔正极和负极防止短路现象的发生，同时允许电解质离子自由通过。锂电池隔膜浸润在电解液中，表面上有大量允许锂离子通过的微孔，微孔的材料、数量和厚度会影响锂离子穿过隔膜的速度，进而影响电池的放电倍率、循环寿命等性能。锂电池隔膜具有大量曲折贯通的微孔，能够保证电解质离子自由通过形成充放电回路；而在电池过度充电或者温度升高时，隔膜通过闭孔功能将电池的正极和负极分开以防止其直接接触而短路，达到阻隔电流传导，防止电池过热甚至爆炸的作用。目前，大规模商品化的

5、锂电池隔膜生产材料以聚烯烃为主，主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）复合材料。聚烯烃可提供良好的机械性能、化学稳定性和高温自闭性能，是当前锂电池隔膜的主要原材料。四、 新能源锂电池隔膜行业回顾及发展趋势隔膜是锂离子电池的重要组成部分之一，通常也被称为电池隔膜、隔膜纸、离子分离膜等，处于新能源汽车产业链的上游部分。锂电隔膜是锂电池中关键的内层组件，能够影响锂电池的容量、循环性能和充放电电流密度等关键性能。性能优异的隔膜需要隔离正负极防止短路同时还要允许锂离子的传导，在过度充电或者温度过高时还要具有高温自闭性能来阻断电流防止爆炸，另外还要具有强度高、防火、耐性好、

6、无毒等特点。一般来说，根据隔膜的主要功能，隔膜的在安全性和通过性上对性能要求较高：给电池提供安全保障。具有良好的绝缘性，以防止正负极接触短路或者被毛刺、颗粒、枝晶穿刺而出现的短路。因此隔膜需要具有一定的拉伸、穿刺强度，不易撕裂，并且在突发高温条件下基本保持尺寸的稳定，不会熔缩导致电池的大面积短路和热失控。给锂电池提供实现充放电功能、倍率性能的微孔通道。因此隔膜必须具有较高的孔隙率并且孔隙特征制约着电池的锂离子的迁移，体现在参数上就是电导率。对于用在新能源汽车上的动力电池，由于整车对电池的安全性和能量密度要求較高，因此用于动力电池上的隔膜一般会要求以下几点：更高安全性，包括受热稳定性、电化学稳定

7、性、抗穿刺抗短路性能；更好的一致性，包括厚度、孔径和孔径分布；理想的孔隙率和孔隙结构；更强的吸液能力和较小的电阻；更高的能量密度，会要求更大的电化学稳定窗口，即耐高压（0-5V）特性也是未来趋势。五、 锂电池隔膜市场出货量受益于全球新能源产业的迅速发展，带动了锂电池隔膜市场规模不断扩张，全球市场出货量也处于逐年增长的态势，截至2020年末，全球锂电池隔膜行业市场出货量约为55亿平方米，同比2019年同期的42亿平方米增长31%，2021年全球市场出货量大幅度上涨，达到106亿平方米以上，较上年末同比增长927%，预测2023年全球锂电池隔膜市场出货量将达到260亿平方米以上。六、 锂电池隔膜细

8、分市场分产品类别来看，根据调研统计，2021年湿法锂电池隔膜市场出货量达到57亿平方米左右，同比上升102%，占全球锂电池隔膜市场出货量的比重为538%，其次是干法锂电池隔膜市场出货量约为25亿平方米，同比上升159%，市场占比达到236%，其他细分市场出货量之和为24亿平方米，占比303%。七、 锂电池隔膜行业发展概况和发展趋势（一）锂电池隔膜行业基本情况1、锂电池隔膜简介锂电池隔膜是一种具有微孔结构的高分子功能材料，其不参与锂电池中的电化学反应，在锂电池组中的主要作用为：1）隔开锂电池的正负极，防止其接触形成短路；2）具有离子通过能力，形成充放电回路。在正极、负极、隔膜、电解液四大锂离子电

9、池主要材料中，隔膜是锂电池产业链中最具技术壁垒的关键组件之一，也是国产化最晚的锂电池组件。锂电池隔膜具有绝缘性，其内部存在大量曲折而贯通的纳米级微孔，可以允许电池电解液中的锂离子（Li+）在正负极之间迁移，形成了锂离子电池的导电回路，是决定锂电池性能、安全性和成本的重要部件。锂电池正负极材料发生接触会导致电池短路，进而可能引发电池燃烧。隔膜一方面要具备绝缘性和较好的热稳定性，保证两极的机械隔离，保障电池安全；另一方面又要具有特定的孔径、孔隙率，确保锂离子在充放电期间能够正常通过微孔通道，保证电池正常工作；同时还需要在达到较高力学稳定性的基础上尽可能降低厚度，减小电池阻抗，提高电池品质；此外，由

10、于隔膜的工作环境中充满电池电解液，因此其还需要具备较高的耐腐蚀性、化学稳定性，较好的浸润性等。隔膜性能直接影响电池的综合性能，对电池的容量、充电速度、放电倍率、循环寿命以及安全性能均会产生重要影响。锂电池隔膜性能可分为理化性能，力学性能，热性能及电化学性能4个方面。其中，理化性能包括厚度、孔隙率、平均孔径大小与孔径分布、透气性、浸润性、一致性等参数；力学性能主要包括穿刺强度、拉伸强度等参数；热性能包括闭孔温度、融化温度、热收缩率等指标；电化学性能包括循环性能（CP）、离子电导率和Mac-Mullin值等指标。影响锂电池隔膜性能的因素较多，主要包括材料配方、工艺控制、设备支持、技术支持等。由于隔

11、膜性能与锂电池的容量、安全性密切相关，故下游对隔膜各方面性能指标的要求精细而严格。同时随着锂离子电池在动力和储能等新能源领域应用的不断深化，下游锂电池厂商对于电池性能的要求也在不断提升。这些都对隔膜生产企业的技术研发实力、工艺控制实力、设备设计改造实力提出了极高要求。在生产材料方面，锂电池隔膜生产材料以聚烯烃为主，主要包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）以及聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）复合材料，主要基于聚烯烃有良好的机械性能、化学稳定性、高温自闭性能，且成本低，能满足锂电池隔膜的性能要求和成本要求。PE隔膜与PP隔膜存在一定的差异，且适用的技术路线不同。PE材料的熔点较低，一般在141左右，适

12、用于湿法和干法生产工艺，PP材料的熔点相对较高，一般在165左右，仅可用于干法生产工艺。在技术路线方面，锂电池隔膜制备工艺可分为干法和湿法两大类。干法工艺多用于PP膜的制造。具体是指将聚烯烃树脂熔融、挤压、吹膜制成结晶性聚合物薄膜，经过结晶化处理、退火后，得到高度取向的多层结构，在高温下进一步拉伸，将结晶界面进行剥离，最终形成多孔结构，其中干法工艺的拉伸步骤包括单向拉伸工艺和双向拉伸工艺。湿法工艺主要用于单层PE隔膜的制造，工艺中一般使用石蜡油与PE混合占位造孔。湿法工艺也称热致相分离法，具体是指将小分子成孔剂与聚烯烃树脂混合并加热熔融后，形成均匀的混合物，然后利用熔融混合物降温过程中发生固-

13、液相或液-液相分离的现象，降温进行相分离，制得膜片，再将膜片加热至接近熔点温度，进行双向拉伸使分子链取向一致，最后用易挥发溶剂萃取出残留的成孔剂，进而制备出相互贯通的纳米级微孔膜。与干法隔膜相比，湿法隔膜在孔径大小、厚度均匀性、孔径均匀性、拉伸强度和抗穿刺强度等方面有优势，适合生产高性能、高能量密度的锂电池。主要应用电池适用于对成本要求更高的锂电池适用于对能量密度要求更高的锂电池近年来随着湿法隔膜制备技术的逐渐成熟和应用领域的不断拓展，特别是新能源汽车用动力电池、高端数码电池、储能电池等下游高端锂电池市场的增速放量，带动了湿法隔膜销售的快速增长。湿法隔膜与三元正极组合有利于提升锂电池能量密度、

14、续航里程，并降低单位Wh成本。同样需要不断提高能量密度的磷酸铁锂电池也逐渐开始使用湿法隔膜。同时受益于技术进步和规模效应，湿法隔膜制造成本逐渐下降，干湿法隔膜价差不断缩小，湿法隔膜的出货量占比逐年快速增长。湿法隔膜市场渗透率由2015年的32%提升到目前的已超过70%，湿法隔膜以其优异的性能已占据了行业主导地位。湿法隔膜可分为基膜和涂覆隔膜，涂覆隔膜即在基膜的基础上进行涂覆加工的湿法隔膜。基膜受限于PE的低熔点，热稳定较差。为提升基膜的性能，通过在表面涂覆无机材料、耐热高分子材料或两者混合物的方法，形成涂覆隔膜，能极大地优化隔膜性能。常见的涂覆材料包括氧化铝、勃姆石等无机涂覆材料；PVDF、芳

15、纶等有机涂覆材料；以及各类复合涂覆材料。由于涂覆可显著改善隔膜性能，很大程度上解决湿法隔膜在热稳定性上的短板，湿法涂覆工艺已成为隔膜行业发展趋势。一方面，涂覆材料可降低隔膜热收缩率。例如在145下热处理30分钟，空白基膜与经6m氧化铝涂覆的隔膜热收缩率可相差超过50%。聚烯烃类隔膜的耐高温性能较差，锂电池温度持续升高，隔膜会依次经过收缩、闭孔、熔融三个阶段。由于闭孔温度低于熔融温度，理论上隔膜发生闭孔时能够停止电极间的离子交换，从而使电池丧失功能，同时阻止电池温度进一步上升，避免了因隔膜熔融破膜导致的电池短路。但是，由于聚烯烃薄膜的熔融破膜温度与闭孔温度温差较小（如PE隔膜的闭孔温度约为135

16、，破膜温度在147左右），闭孔后产生的余热仍会使隔膜温度持续上升，从而有可能使隔膜破膜，发生事故。通过涂覆处理后，隔膜的性能显著提升，能够使隔膜在达到聚烯烃熔融温度后仍保持原有形状，防止短路发生，提升电池安全性；另一方面，涂覆材料还大大提高了隔膜的抗刺穿能力，进一步提高了电池的安全性。此外，涂覆材料由于相比于基膜具有更大的孔径，因此能够与电解液保持更高的浸润性，进而降低电池的内阻，提高电池的放电功率。随着陶瓷、PVDF、芳纶等涂覆工艺的逐渐成熟，湿法涂覆隔膜凭借更优异的性能、更高的安全性优势逐渐占据行业主导地位。2、锂电池隔膜市场概况全球锂电池隔膜行业始于20世纪，1970年就有微孔隔膜生产工

17、艺的专利登记信息。1992年，日本制定了一项为期10年的锂电池研究计划。在政府带动下，日本的锂电池产业发展迅速，建立了从上游如辊压机、卷绕机、涂布机、剪切机等锂电池生产设备制造，到中游隔膜、电极、电解液等原材料生产再到电池组装、测试整条完善的锂电池产业链。2000年以后，受益于锂电池产业的发展，日本东燃化学、日本旭化成和美国Celgard等为代表的日美隔膜企业得到了快速发展。2009年起，日美隔膜龙头迎来了产能扩张。日本东燃化学、日本旭化成和美国Celgard纷纷进行产能扩建。2010年起，在中国、韩国电动车市场迅速发展的背景下，中韩两国的隔膜产业开始崛起，以新乡市中科科技、星源材质等为代表的

18、中国隔膜企业和以韩国SKI为代表的韩国隔膜企业，逐步抢占市场，传统日美隔膜巨头的市场份额被不断压缩。2015年，日本旭化成收购美国Celgard，至此，隔膜行业逐步形成中、日、韩三国竞争的市场格局。当前在全球锂电池隔膜市场上，恩捷股份已占据全球龙头位置，日本旭化成、星源材质、中材科技、日本东丽、韩国SKI等发展成为全球前十的隔膜企业。近年来，受益于全球新能源汽车、储能、消费电子产业的快速发展，全球锂电池隔膜行业加速扩张。根据起点研究院发布的数据显示，2021年，全球锂电池隔膜出货量达107亿平方米，较2020年增长了9107%，预计到2025年，全球锂电池隔膜出货量将达到730亿平方米，全球市

19、场发展前景广阔。由于锂电池隔膜技术壁垒较高，中国锂电池隔膜行业起步较晚，在2010年以前，中国锂电池隔膜企业屈指可数。新乡市中科科技在2002年成为中国第一家进入锂电池隔膜领域的企业，于2005年成功研发出干法隔膜。2006年，星源材质自主突破并掌握湿法隔膜的关键技术，打破国外垄断。该阶段我国隔膜企业自主生产技术相对于日、美较为落后，国产隔膜主要应用于手电筒、手机等中低端领域，且产能有限，而高端隔膜需求主要依赖进口。总体而言，该阶段我国锂电池隔膜行业发展缓慢。2010年，财政部等四部委联合开展了私人购买新能源汽车补贴试点工作，鼓励新能源汽车产业发展。2012年，节能与新能源汽车产业发展规划（2

20、012-2020年）明确提出重点推进纯电动汽车和插电式混合动力汽车的产业化，我国的动力电池市场正式进入了高速增长期。在国家大力推动新能源汽车产业发展的带动下，锂电池隔膜产业也得到了加速发展。我国隔膜企业逐渐增多，技术实力和工艺水平逐渐提升，部分隔膜品质达到国际领先水平。2014年，星源材质开始大批量为LG化学供货。2015年，上海恩捷进入三星SDI、LG化学供应链，中国隔膜企业逐渐打开国际市场。随着对海外市场的不断拓展，我国隔膜行业进入快速增长期。2016年，我国隔膜企业达到约50家。同时，在我国隔膜技术不断提高的背景下，国产化率进一步提升，从2014年的65%上升到2018年的93%。至此，

21、我国隔膜行业从技术落后、产能不足转变为全球锂电池隔膜供应的核心力量，且技术实力同步甚至领先国外企业。随着双碳政策的落实与推动，新能源汽车产业得到快速发展，我国以及全球主要发达国家均出台多项新能源汽车鼓励政策，并明确提出了燃油汽车退出时间表，全球新能源汽车产业得到迅速发展，隔膜作为动力锂电池中的关键材料，迎来前所未有的发展机遇。我国的隔膜产品具备全球竞争力，受国内外新能源汽车增长带动，中国锂电池隔膜出货量快速增加。根据研究机构EVTank发布的中国锂离子电池隔膜行业发展白皮书（2022年）数据显示，2021年，中国锂电池隔膜出货量达806亿平方米，同比大幅增长1083%，实现翻倍式高速增长。目前

22、高端锂电池湿法隔膜主线设备主要依赖从日本、德国、法国、韩国等国家进口，锂电池湿法隔膜主线设备交货周期较长，如日本制钢所（JSW）、芝浦机械（前身为东芝机械株式会社）、德国布鲁克纳（BrcknerGroup）的设备订单的交付周期均在24个月以上，且上游设备厂商扩产缓慢。因此上游设备供应制约了行业产能快速释放，未来一段时间内锂电池湿法隔膜行业优质产能将较为紧缺，行业未来面临供应不足的市场发展态势。而头部企业由于与上游设备厂商深度的合作，未来将获得更广阔的发展。湿法隔膜较干法隔膜有性能优势，而且湿法隔膜经涂覆处理后在高温下能保持隔膜完整，明显改善热稳定性，提升电池的电容量和安全性，极大减少电池的爆燃起火概率。另外，湿法涂覆隔膜还具有良好的电解液浸润和吸液保液能力，可延长电池循环寿命，增加电池大倍率放电能力。总体而言，湿法隔膜以其显著的产品优势，更能够适应新能源汽车动力电池高能量密度化发展需求。数据显示，自2014年来，湿法隔膜市场占有率持续提升，从2014年的29%提升到2021年的77%，已成为行业的主导产品。